近日,物电学院汤宁宇副教授团队联合清华大学、中国科学技术大学、之江实验室、中国科学院国家天文台、中国科学院紫金山天文台等单位组成的国际研究团队,利用“中国天眼”(FAST)对猎户座分子云开展原子氢精细观测,发现了低能宇宙线起源于恒星形成区域的重要观测证据。相关研究成果已发表于天体物理学顶刊《The Astrophysical Journal Letters》,并被《科技日报》《中国科技网》《环球网》等媒体所报道。
宇宙线是充满银河系空间的高能带电粒子。其中,低能宇宙线(能量约为几十 MeV 至 1 GeV)虽然难以直接探测,却在星际介质演化中发挥着关键作用。它们通过电离星际气体,驱动复杂分子的形成和化学网络演化,并向星际介质持续注入能量,对恒星形成过程以及星系演化具有重要影响。然而,低能宇宙线的起源及其在银河系中的分布长期以来缺乏直接观测约束。
2023年,清华大学李菂教授领导的“中国天眼”FAST优先重大项目“多科学目标同时巡天”(CRAFTS)发布了猎户座分子云高分辨率原子氢巡天数据,为研究低能宇宙线提供了重要基础。基于这一数据集,安徽师范大学汤宁宇副教授团队开展了深入研究,探索低能宇宙线与恒星形成活动之间的联系,并发展出研究银河系低能宇宙线分布的新方法。
研究团队系统完善了“中性氢窄线自吸收”(HINSA)分析方法,获得了猎户座分子云中由低能宇宙线维持的冷原子氢分布,并进一步重建了该区域高空间分辨率的低能宇宙线电离率分布图。研究结果显示,低能宇宙线电离率随气体消光增加而升高,并与恒星形成率呈显著正相关关系。这表明恒星形成活动可能是低能宇宙线的重要来源之一。与此同时,费米伽马射线空间望远镜对同一区域的观测结果也为这一结论提供了独立支持。
该研究为理解低能宇宙线的产生机制及其在银河系中的传播过程提供了新的观测证据,也为利用原子氢观测研究银河系大尺度低能宇宙线分布开辟了新的途径。这是国际上首次利用大尺度原子氢窄线自吸收观测,在巨分子云尺度上揭示低能宇宙线电离率与恒星形成活动之间的系统关联。
安徽师范大学为论文第一单位,清华大学为论文通讯作者单位。其他合作单位包括:中国科学技术大学,之江实验室,中国科学院紫金山天文台,中国科学院国家天文台,美国喷气动力实验室,德国马克斯·普朗克地外物理研究所,德国马克斯·普朗克天文学研究所,法国毫米波射电天文研究所,云南大学,大理大学,美国国立射电天文台,西安交通-利物浦大学和广西大学。研究工作得到国家自然科学基金面上,安徽省教育厅优秀青年基金等项目的支持。
1. 论文链接:
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae8010
2. 相关媒体报道:
科技日报 https://epaper.stdaily.com/statics/technology-site/index.html#/home?isDetail=1¤tNewsId=8ae8319fc68b47f5ba8b737cb338f002¤tVersionName=第02版:要+闻¤tVersion=2&timeValue=2026-07-15
中国科技网 https://www.stdaily.com/web/gdxw/2026-07/14/content_547126.html
环球网 https://society.huanqiu.com/article/4SNYRcsq0k5
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